某核电项目核岛CAO3模块吊装变形问题的分析

李达

摘 要：核电工程项目建设中，大型模块吊装的变形控制一直以来是工程管理的重点和难点，某核电项目在CA03模块吊装过程中由于模块迎风面大、吊装高度高、吊装空间狭小，出现了模块吊装变形超差的问题。本文对CA03模块的安装过程进行了简要介绍，分析了吊装变形问题的成因及其可能造成的潜在影响。后续类似安装工程需根据设备特征、场地特征和施工环境等多方面因素，提前制定防止模块吊装发生变形的措施。

关键词：核电 核岛 CAO3模块 吊装

中图分类号：TU758 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（b）-0055-02

1 CA03模块概况

CA03模块是三代核电技术AP1000核岛反应堆厂房内安全壳内置换料水箱[1]的部分墙体。其由17个双相不锈钢板和型钢[2]构成的子模块焊接而成，形状如图1所示。该模块直立高达13m，弦长达36m，弧高达14m，结构裸重达191t，就位底标高为 96。

2 CA03模块的安装

CA03模块提前在核岛临建CA组装平台上进行组装，将17个子模块采用X坡口全熔对接焊缝连接。组装完成后，采用液压板车连同底座整体运输至核岛吊装场地，使用大型吊车整体吊装就位，通过仪器测量校正，并固定于核岛预埋件上，吊装流程如图2所示。

3 吊装变形问题与分析

某核电项目在将CA03模块整体吊入核岛后，发现CA03模块向内收缩，部分子模块位置偏差达11～12cm。为纠正尺寸偏差，现场使用千斤顶、限位块和手拉葫芦等工具对CA03模块进行了矫正，使尺寸偏差基本满足设计方要求。但设计方认为：CA03模块在机械矫正过程中可能有较大的局部変形，存在过应力及主焊缝缺陷。为验证上述问题，现场按设计要求进行了PT检测和局部硬度测试，未发现缺陷。随后又进行了拆除约束（包括千斤顶、倒链、限位挡块）及模块自由回弹过程中的应力、应变测试，结果显示最大应力垂直方向为216MPa，水平方向为-231MPa，低于组件的许用应力。最终该超差尺寸被设计方批准接受。

对造成该岛CAO3模块超差的原因进行了分析，主要包括如下几方面。

（1）CA03模块为双相不锈钢材质，此类材料不能采用加热矫正，且韧性较好，机械矫正难度较大。因此，在焊接过程中较难控制焊接变形，且一旦变形就很难矫正。在模块组装焊接过程中，必然也存在焊接变形应力，模块组装完成在进行转场时，需拆除组装工装的刚性约束，这将导致残余焊接应力的释放，易引发模块变形[3]。

（2）现场施工组织出现问题，组装厂地和吊装场地存在冲突等意外因素，使得该模块经历了多次转场和吊装。由于CA03模块为半圆形敞口结构，缺乏结构稳定性，在多次转场和吊装过程中未进行足够的约束支撑，极易产生变形。

（3）按照设计方要求CA03组装和吊装的允许公差为±3.2mm，对于CA03这种大型钢结构模块来说，以国内现有的施工工艺，，该允差要求偏高，疊加吊装过程中的变形、焊接变形、组装和吊装过程中的累计变形，极易突破。

现从以下几个方面分析该核岛CAO3模块超差及其处理措施所带来的影响。

（1）吊装及机械矫正带来的缺陷。

应设计方要求对组件进行二次PT检查结果显示，矫正后未发现有影响结构强度的细微裂纹。

（2）残余应力。

CA03模块拆除工装，自由回弹情况下，残余应力已基本释放，不会导致应力腐蚀，而且双相不锈钢相比奥氏体不锈钢，对应力腐蚀不敏感。

（3）矫正时的过应力。

未排除矫正时是否存在过应力，现场拆除了约束工装，对应力、应变进行诊断试验，结果证明机械矫正过程中的应力未超过许用应力。

（4）与其它模块的连接。

CA03的子模块CA03_01在水平方向与CA01的子模块CA01_22呈局部插接+角焊缝连接，垂直方形与CA55、CA56及CA57模块连接。CA01模块已完成就位，CA03超差将导致与CA01位置冲突，无法直接施焊。从现场复测的尺寸超差来看，CA03_01子模块的尺寸偏差很小，在现场调整时，也是先保证CA03模块与CA01模块的正常连接为前提进行调整，所以CA03模块与CA01模块的连接未受影响。而CA55、CA56、CA57模块安装就位于CA03模块的钢托架上，采用螺栓固定，CA03超差将导致这些模块位置冲突，因这些模块安装就位在CA03之后，可根据实测尺寸，对CA55、56、57的尺寸进行调整，使之与CA03模块实际尺寸相匹配。

（5）换料水储存箱容积的变化。

现场对现有尺寸进行了测量，估算出该尺寸偏差会导致换料水箱容积减少5m3，仅为设计容量2132m3的0.2%，在设计裕量范围内。

参考文献

[1] 孙汉虹.第三代核电技术AP1000[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2] 臧希年，申世飞.核电厂系统及设备[M].北京：清华大学出版社，2003.

[3] 中广核工程有限公司.核电厂金属材料手册[M].北京：中国电力出版社，2017.